Топ-100
Сделать домашней страницей Добавить в избранное



Главная Обзоры СМИ Статьи


ХХI век: эра электросамолетов и реактивных электродвигателей


11 февраля 2019 года Вера Кюппер, Наука и техника


Сегодня реактивные двигатели полностью обеспечивают энергетические потребности самолетов. Их принцип действия основан на сжигании топлива и образовании выхлопных газов, которые и создают силу тяги. Однако использование такого двигателя наносит ущерб экологии. Именно из-за него уровень шума повышен как в салоне самолета, так и на расположенной вблизи аэродрома местности.

Альтернатива реактивному двигателю - электрический. Проблема в том, что удельная мощность современных электродвигателей для авиации не превышает 5 кВт/кг, в то время как реактивные обладают мощностью до 8 кВт/кг. То есть замена повлечет за собой снижение грузоподъемности самолета. Поэтому пока такой переход экономически нецелесообразен.

Специалисты Московского авиационного института (МАИ) сумели добиться большей мощности электродвигателя по сравнению с реактивным, что долгое время оставалось непреодолимой проблемой. 

Применение сверхпроводниковых материалов способно увеличить удельную мощность электродвигателей. Ведь главная особенность сверхпроводников - значительное снижение или даже полное отсутствие электрического сопротивления. Следовательно, величина тока, обратно пропорциональная сопротивлению, возрастает, а вместе с ней увеличивается и мощность двигателя. 

Система состоит из газотурбинного двигателя, вращающего электрический генератор, электродвигателя и кабельной линии, соединяющей их. Удельная мощность такой установки составляет свыше 10 кВт/кг, то есть больше, чем у реактивного двигателя. 

Основная сложность перевода летательных аппаратов с реактивных на электрические двигатели заключается в необходимости перестроения всех внутренних систем самолета. Чтобы такой переход был эффективен с точки зрения экономики, необходимо не просто сравнять удельную мощность электрических двигателей с турбинными, а значительно увеличить. 

Это можно будет осуществить, перейдя на охлаждение сверхпроводниковых двигателей жидким водородом (-253°C). Данная степень охлаждения сверхпроводников способна повысить удельную мощность двигателя до 30 кВт/кг. Но на данный момент проблема применения жидкого водорода заключается в том, что он взрывоопасен, дорого стоит и требует немало энергии для производства. 

MagniX

В январе 2019 года австралийская компания MagniX объявила, что выпустит первую партию электродвигателей для авиации уже в 2022 году. Установить их можно не только на новые, но и на нынешние самолеты, утверждают разработчики. Электродвигатели для самолетов от MagniX сделают перелеты в пять раз дешевле.

MagniX обещает в ближайшие годы выпустить линейку электродвигателей для винтовых самолетов. Установки первого поколения подойдут для легких воздушных судов вместимостью не больше 20 пассажиров.

Сообщается, что разработка австралийской компании выдает до 750 л. с. Предполагается, что установка станет аналогом турбовинтового авиационного двигателя Pratt and Whitney PT6, которым оснащены популярные модели легких пассажирских самолетов Beechcraft King Air и Cessna 208.

MagniX создаст несколько модификаций электромоторов. Одни подойдут для переоснащения уже существующих самолетов, в том числе популярной Cessna 208, другие предназначены для новых проектов. По расчетам, Cessna на электротяге пролетит до 280 км. А электросамолет, построенный с нуля, преодолеет уже 925 км на одном заряде. Инженеры MagniX приступили к испытаниям электродвигателя еще в сентябре. Тогда компания протестировала 350-сильную установку. Особый акцент на низкий вес - всего 50 кг.

Хотя электросамолетам потребуется дополнительная инфраструктура, авиаперевозчики все равно смогут сэкономить. Полеты на электротяге будут обходиться на 50-80% дешевле, чем обычные рейсы. В первую очередь, авиаперевозчики сэкономят на топливе. Например, расстояние в 185 км на Cessna 208, на топливо придется потратить $300-400. Такой же рейс на электротяге потребует электроэнергии на $12-14.

Полеты станут не только экономичными, но и экологичными, обещает MagniX. Самолет не будет производить вредных выбросов, а если для его зарядки использовать электроэнергию от возобновляемых источников, то рейс будет на 100% зеленым. Для Австралии это вполне достижимая цель, поскольку уже к 2030 году страна может полностью перейти на ВИЭ.

Siemens

В 2015 году компания Siemens представила авиационный электромотор с рекордными характеристиками - двигатель весом всего 50 кг развивает мощность в 260 КВт. Такие характеристики двигателя позволяют создавать воздушные суда со взлетной массой до двух тонн. При этом для работы воздушного винта не требуется трансмиссия, поскольку мотор выдает 2500 оборотов в минуту.

Соотношение веса к мощности у нового электродвигателя Siemens составляет больше 5 кВт на один килограмм, что превышает аналогичный показатель даже турбореактивных двигателей. Электродвигатель может вращаться со скоростью практически от 0 до 2.5 тысяч оборотов в минуту, что позволяет устанавливать пропеллер прямо на его вал без необходимости использования промежуточного редуктора. И один такой двигатель может без особых затруднений поднять в воздух самолет с взлетным весом до двух тонн.

В апреле 2017 года прототип электрического самолета Extra 330LE, построенный Siemens, установил два мировых рекорда скорости в классе электрических самолетов с аккумуляторным питанием. Siemens, которым удалось создать новый двигатель, в котором сочетается большая энергетическая плотность, мощность и малый вес.

На дистанции 3 километра самолет развил максимальную скорость в 337.50 километров в час, при весе самолета до 1000 килограмм, и скорость 342.86 километров в час при весе самолета более 1000 килограмм.

Электродвигатель, приводящий в действие самолет Extra 330LE, обеспечил 260 кВт мощности при его весе всего в 50 килограмм. Разработка данного двигателя была выполнена в рамках более глобальной программы компании Siemens, целью которой является разработка электрических гибридных силовых систем для небольших самолетов регионального класса. Данная программа проводится при участии в ней специалистов компании Airbus, которая уже давно работает над собственным вариантом подобной системы под названием.

Airbus

В 2014 году Airbus Group представила двухместный электрический самолет E-Fan, созданный при поддержке французского правительства. Довольно тихий электросамолет из углеволокна весит около 500 кг, использует литий-ионные полимерные аккумуляторы и оснащен двумя моторами мощностью по 60 КВт. Час полета стоит около £10, а батареи полностью заряжаются за 90 минут.

Boeing

Из подобных, конкурентных, проектов можно отметить совместную работу НАСА и Boeing над гибридным электрическим самолетом SUGAR Volt ("subsonic ultra-green aircraft research" - "исследование по созданию дозвукового весьма экологичного самолета") - самолета, работающего на комбинации запасенной в аккумуляторах электроэнергии и классического топлива. Проект впервые был предан огласке в 2012 году.

SUGAR, оснащен двигательной системой, которая была разработана для уменьшения расхода топлива более чем на 70 процентов, а потребления энергии - примерно на 55 процентов.

Самолет рассчитан на 154 пассажира и полет со скоростью 0,79 маха. Он будет требовать короткую взлетную дистанцию, и сможет летать на расстояние до 5630 километров.

По плану обычное топливо используется в таких энергозатратных маневрах, как взлет, а в полете двигатели самолета по большей части или почти полностью будут питаться от аккумуляторов. Точных сроков завершения проекта компания не назвала и планируют выдать готовый продукт примерно к 2030-2050 годам.

Eviation Aircraft

В июне 2017 года, на авиашоу в Ле-Бурже, израильский стартап Eviation Aircraft показал полностью электрический пассажирский самолет Alice, способный на одном заряде аккумуляторных батарей преодолеть дистанцию в 965 километров. Технологии, использованные при создании электрического самолета, были разработаны во время участия компании Eviation Aircraft в программе NASA On-Demand Mobility Program.

Небольшой электрический самолет может перевозить от шести до девяти пассажиров и двух членов экипажа на расстояния, покрывающие основную массу внутренних в большинстве стран и некоторую часть международных маршрутов. Основным достижением специалистов компании Eviation Aircraft является разработка нового типа воздушно-алюминиевой аккумуляторной батареи, емкости которой достаточно для накопления энергии, необходимой для дальнего перелета.

В самолете использована модернизированная воздушно-алюминиевая батарея, изначально разработанная компанией Phinergy Ltd. К этому добавлен буфер на традиционных аккумуляторных батареях, и умная система распределения энергии, основанную на использовании аналитических алгоритмов. Все это вместе представляет собой самую высокоэффективную энергетическую систему, позволяющую использовать каждую "крупинку" дефицитной энергии аккумуляторных батарей".

Компания Eviation Aircraft не намерена вступать в конкуренцию с другими компаниями, выпускающими самолеты. Компания Eviation Aircraft видит свет будущее в качестве воздушного аналога сервиса Uber.

Готовый прототип компания Eviation Aircraft покажет в середине 2019 года на парижском авиасалоне Ле-Бурже. Если после этого компании удастся привлечь $100 млн инвестиций, то к 2021 году Alice поступит в продажу. Ожидается, что девятиместный электросамолет будет стоить около $2 млн, но, стоит помнить, что владельцы судна сэкономят на топливе и на затратах на эксплуатацию.

Глава Tesla Илон Маск, который также проявляет интерес к области электрической авиации, считает, что для массового производства электросамолетов необходимо создать аккумулятор с плотностью энергии 400 Вт/ч на килограмм. Между тем, сегодня выпускаемые его компанией электромобили питаются от батарей с плотностью 250 Вт/ч на килограмм.

А в Норвегии планируют к 2040 году полностью перевести все местные пассажирские авиаперевозки на использование электрических летательных аппаратов.



комментарии (0):








Материалы рубрики

Сергей Машкин
КоммерсантЪ
Росавиация защитилась на миллиард

Газета.ru
Беда не приходит одна: что не так с Boeing 737 MAX
Герман Костринский, Иван Синергиев
КоммерсантЪ
Лучшее — враг короткого. Создание укороченного SSJ 75 отложено на неопределенный срок
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Аэропорты зажимают в зонах. Возобновляется спор вокруг защитных территорий
Арсений Гришин
Военно-промышленный курьер
F-35 налетел на подводные камни
Павел Иванов
Военно-промышленный курьер
Проблема ДРЛО – залить «глаза»
Сергей Черкасов
Военно-промышленный курьер
Кто против Ил-112В
Александр Ермаков
Известия
Белый слон: на что способен самолет с самым длинным крылом в мире



Николай Протопопов
РИА Новости
Веер ракет: сможет ли новая система ПВО отпугнуть от России авиацию НАТО
Андрей Жвирблис
BFM
«Ошибка 2000» наконец дала о себе знать. Возможно, опять пострадает Boeing
Шамиль Хайруллин
Красная звезда
Бомбардировщики попали в радиоэлектронный переплёт
Владимир Кузьмин
Российская газета
Билет без налога
Павел Панов
Известия
Пролетая над Москвой: региональным авиаперевозчикам обнулят НДС
Иван Синергиев
КоммерсантЪ
Анкаре надоели комплексы Вашингтона
Илья Крамник
Известия
Предполетные ожидания: когда Су-57 заступят на боевое дежурство
Иван Сафронов, Герман Костринский
КоммерсантЪ
Бе-200 не дадут утонуть
Кристина Бочарникова
Интерфакс
"Арктика" для Арктики
Валентина Гаврикова
РБК
Авиакомпании отменили сотни рейсов на "Боингах" 737. Куда пойдут акции
Александра Качалова
Интерфакс
Дроны в деле

Газета.ru
Новые разработки: сколько украли в Роскосмосе и Ростехе
Михаил Коростиков
КоммерсантЪ
США окрыляют Тайвань
Алексей Рамм, Алексей Козаченко, Богдан Степовой
Известия
Поколение Крыма: Новейшие истребители Су-57 отправят на южные рубежи
Герман Костринский, Иван Сафронов
КоммерсантЪ
Superjet взлетят за счет производителя
Николай Якубович
Независимое военное обозрение
Ил-112В: из прошлого – в будущее
Ирина Дронина
Независимое военное обозрение
Долгая дорога в небо
Юрий Авдеев
Красная звезда
Новый «Ильюша-работяга» прибыл в войска
Денис Федутинов
Независимое военное обозрение
Воздушный робот для Малайзии
Александр Волобуев, Николай Хренков
Известия
Билеты на бочку: цены на авиаперевозки продолжают рост, несмотря на снижение стоимости керосина
Анна Пушкарская
КоммерсантЪ
России задали вопросы о сбитом "Боинге"
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Производитель SSJ 100 запасся двигателями в убыток

Газета.ru
«Все по инструкции»: почему не спасли эфиопский Boeing
Алексей Рамм, Алексей Козаченко, Богдан Степовой
Известия
«Премьер» на Дне Победы: над Москвой пролетит самолет А-100
Илья Крамник
Известия
Что делать с авианосцем: «Адмирал Кузнецов» может не вернуться в строй
Ирина Алкснис
РИА Новости
Российские С-400 очищают небо Турции от американских истребителей
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Росавиация приземлила подержанные самолеты
А. Иванов, А. Скудаева, Т. Ткачева, Е. Шулепова
Российская газета
Взлет разрешен
Владислав Викторов
КоммерсантЪ-FM
S7 пересматривает перспективы
Яна Рождественская
КоммерсантЪ
Летающему такси нашли технологические барьеры
Алексей Рамм, Богдан Степовой
Известия
Авианосец одним Махом: истребители наведут гиперзвуковые ракеты
Александр Волобуев
Известия
Капитан бизнеса: как повлияет на авиаотрасль гибель Наталии Филевой
Сергей Машкин, Константин Воронов, Елена Морозова
КоммерсантЪ
Обломки сложились в плоский штопор
Мария Трубина
Взгляд
Гибель Натальи Филевой назвали огромной утратой для России
Илья Крамник
Известия
Замена на левом фланге: Ил-112В совершил первый полет

Русская служба BBC
"Осиротели многие". Кем была Наталия Филева для S7 и ее знакомых

ТАСС
"Наталия Филева определила в России развитие частных авиакомпаний"
Глеба Силко
КоммерсантЪ-FM
Немецкие власти изучат детали катастрофы Epic LT
Кристина Бочарникова
Интерфакс
Полет. Падение. Пожар

ТАСС
Случаи гибели известных бизнесменов в авиакатастрофах
Леонид Хайремдинов
Красная звезда
Воздушная среда запрашивает особые тренировки организма
Герман Костринский, Анастасия Веденеева, Ольга Никитина
КоммерсантЪ
"Руслайн" готовится пересесть на SSJ 100

 

 

 

 

Реклама от YouDo
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer